激光誘導破壞光譜技術(LIBS)是一種經由強 veľ 的激光脈沖作為激發來源的原子發射光譜技術。通過聚焦激光形成等離子體,樣本得以被氣化和激發。當聚焦的激光達到某一光學破壞的閾值時,等離子體便會形成,而這一閾值通常依賴於環境及目標材料。
自2000年至2010年,美國陸軍研究實驗室(ARL)針對LIBS技術進行了潛在的擴展研究,重點在於危險材料的檢測。
在此期間,相關的應用包括爆炸物殘留物和其他危險材料的遠程檢測、塑料地雷的辨別以及各種金屬合金和聚合物的材料特徵分析。ARL研究的結果顯示,LIBS可能能夠區分具能量和無能量的材料。
2003年,寬頻高解析度光譜儀的商業化,使LIBS系統可以敏感地檢測低濃度的化學元素。
從2000年到2010年,ARL的LIBS應用研究包括:測試Halon替代劑的檢測、便攜式LIBS系統在土壤和油漆中檢測鉛、在不同氣體環境下研究鋁和鋁氧化物的光譜發射,以及顯示出地質材料、塑料地雷、爆炸物及化學和生物戰劑代理的檢測和區分能力。
2010年代,LIBS被認為是幾種可以在實地部署的分析技術之一,直到2015年為止,最近的研究重點在於小型化及便攜式系統。LIBS的某些工業應用包括材料混合檢測、鋼中夾雜物的分析、二次冶金中的熔渣分析、燃燒過程分析及特定材料回收任務中的高效識別。
LIBS也被廣泛應用於製藥樣品分析,且憑藉著數據分析技術,這一技術正在進一步擴展。
在近期的研究中,LIBS被調查作為一種快速的微破壞性食品分析工具,適合於質性和量化的化學分析,並被考慮用作過程分析技術(PAT)或便攜工具。各類食品,包括牛奶、烘焙產品、茶葉、植物油、水、穀物、麵粉、土豆、棕櫚棗與不同類型的肉類,都被應用LIBS進行分析。
某些研究顯示其在檢測特定食品掺假方面的潛力。LIBS還被評估為肉類中有前景的元素成像技術。在2019年,約克大學和利物浦約翰摩爾大學的研究人員使用LIBS研究了來自愛爾蘭共和國Conors Island的12個歐洲牡蠣(Ostrea edulis)的殘骸,結果突顯了LIBS的應用於確定史前的季節性行為及生物年齡和生長過程。
這項技術的發展無疑向著增強分析能力的方向邁進,無論是在軍事、工業還是生活的各個方面。
以短脈沖激光的LIBS技術也逐漸進入研究視野。這種方法通過聚焦超快激光脈沖在氣體中創建等離子體柱,所生成的自發光等離子體在低連續性及小線寛方面表現出色。此現象的發生是由於在稠密介質中的強激光脈沖所引起的強度夾持與光纖化過程的平衡所致,從而避免進一步的多光子/隧道電離過程,展現出了在材料分析中的巨大潛力。
那麼,隨著LIBS技術的發展,我們是否準備好迎接激光技術帶來的更多變革,並充分利用其在日常生活中的應用潛力呢?